超大黑洞撕裂恒星 科学家追溯高能中微子始源

文/萧路

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【大纪元2021年03月01日讯】超大质量黑洞是隐藏在星系中心的庞然大物。它们的引力如此之大,以至于它们附近会积聚大量物质,并且一部分物质会最终掉入黑洞中。

如果有倒楣的恒星跑到超大质量黑洞附近,它就会被超强的引力碾碎。这被天文学家称为潮汐破坏事件。

然后,黑洞将吞噬残留物,这会让黑洞充满能量,短时间内爆发强大的辐射。

最近,一组天文学家目睹了这样的宇宙大灾变,也追溯到宇宙中最神秘高能微中子的始源。

2019年4月9日,位于加州的帕洛玛天文台(Palomar Observatory)的兹维基瞬变设施(Zwicky Transient Facility)检测到潮汐破坏事件中发出的光。

这个编号为AT2019dsg的事件发生在一个编号为2MASX J20570298 + 1412165的星系中,该星系位于海豚星座方向,距离地球有6.9亿光年。

令这一事件更奇特的是,天文学家后来从同一方向发现了一个非常高能量的中微子

2019年10月1日,南极洲的冰立方中微子观测站(IceCube Neutrino Observatory)检测到一个编号为IC191001A的高能中微子。

分析表明,中微子来自非常接近AT2019dsg的方向。

波鸿大学(University of Bochum)的安娜·弗兰科维克教授(Anna Franckowiak)在一份声明中说:“IC191001A以100兆兆伏特的惊人能量砸入了南极冰中。”

“相比之下,这至少是世界上最强大的粒子加速器——位于日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室CERN的大型强子对撞机所能达到的最大粒子能量的十倍。”

中微子是一个非常奇怪的基本粒子。它无处不在,比宇宙中所有原子的数量还多,但是它非常小,而且几乎不与任何东西相互作用。这使它们极难被探测到。

“这是与潮汐破坏事件有关的第一个中微子,它为我们带来了宝贵的证据。”德国电子同步加速器(DESY)和洪堡大学(Humboldt University)的博士生罗伯特·斯坦因(Robert Stein)说。

来自纽约大学(New York University)的共同主要作者舍特·范·维尔曾(Sjoert van Velzen)博士说:“宇宙高能中微子的起源是未知的,主要是因为它们很难被追踪。”

“我们的结果是第二次将高能中微子追溯到其来源。”

但是,由于中微子的观测是在潮汐破坏事件发生数月之后才提出的,因此人们对这两个观测是否真的相关提出了疑问。

这些疑虑促使人们进行了​​从无线电、光学到X射线望远镜,包括美国航天局的斯威夫特X射线太空望远镜(Swift X-ray Telescope)在内的多波段观测项目,试图了解潮汐破坏事件与超高能中微子之间的联系。

“潮汐破坏事件是极为罕见的现象,在像我们这样的大星系中,每10,000至100,000年只会发生一次。天文学家目前只观察到几十个。”美国宇航局戈达德太空飞行中心(NASA Goddard Space Flight Center)的斯威夫特X射线望远镜首席研究员布拉德利·琴科(Bradley Cenko)说, “每个事件的多波段观测有助于我们进一步了解它们,因此即使没有初始中微子检测,AT2019dsg也引起了极大的兴趣。”

DESY中微子天文学负责人,洪堡大学的马雷克·科瓦尔斯基教授(Marek Kowalski)说:“这些综合的观察证明了多信使天文学的力量。” “如果没有检测到潮汐破坏事件,中微子将只是其中之一。如果没有中微子,那么对潮汐破坏事件的观察将只是其中之一。只有通过这种结合,我们才能找到加速器,并了解有关内部流程的新知识。”

AT2019dsg是为数不多的已知X射线辐射潮汐破坏事件之一。科学家认为,X射线来自吸积盘的内部或相对论的等离子流。

研究团队没有看到来自AT2019dsg喷射器的明确证据,而是建议磁盘中的快速冷却可以解释X射线的发射。

但是,并非每个人都同意这个想法。另一种观点认为,发射源是被一堆碎片迅速遮盖的喷流。到目前为止,尚不清楚哪种方案是正确的。

美国威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin Madison)的研究员,冰立方的首席研究员弗朗西斯·哈尔岑(Francis Halzen)教授说:“我们可能只在这里看到冰山一角。”

“将来,我们希望在高能中微子及其来源之间找到更多的联系。”

这项发现发表在《自然天文学》杂志上的两篇论文中。

责任编辑:林妍 #

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